Miljøvennlige skoleanlegg

Transkript

1 Karin Buvik Miljøvennlige skoleanlegg Fem skoler med tilknytning til programmet ØkoBygg 1

2 Adresser Skolens adresse: Normannsgate 57A, Oslo Skolens Internett-adresse: Deltakere i byggeprosjektet Byggeier... Prosjektledelse byggeadministrasjon... Prosjekteringsledelse... Arkitekter... Konsulenter VVS... Konsulenter elektro... Konsulenter bygningsteknikk... FoU-rådgivere ventilasjon og dagslys... Oslo kommune ( Multiconsult for Undervisningsbygg OSLO KF Sivilarkitekt MNAL Richard Engelbrektson Sivilarkitekt MNAL Richard Engelbrektson (richeng@online.no) Interiørarkitekt Elin Vatn Ingeniørfirma Bakke, Søderblom og Tønsberg AS ÅF Nielsen og Borge AS Sivilingeniørene Stormorken og Hamre AS NBI, Oslo (Mads.Mysen@byggforsk.no) 42

3 Kampen skole i Oslo Reetablering og forsterking av opprinnelig ventilasjonsanlegg i gamle skolebygninger 43

4 Nøkkelinformasjon Kampen skole ble bygd i Den ble renovert i Fasaderehabilitering ble utført og nye vinduer satt inn i I er skolen inne i en ny omfattende renoverings- og ombyggingsperiode. To eksisterende skolebygg bindes sammen med et nytt mellombygg for å - gjøre skolen tilgjengelig for rullestolbrukere - forenkle driften ved å unngå etasjer uten heis - legge til rette for felles funksjoner - bedre innemiljøet Eksteriøret, inkludert kledning, isolasjon og vinduer, beholdes på de eksisterende byggene, fordi kvaliteten er tilstrekkelig. Fordi skolen må være i drift under ombyggingen, blir det stilt strenge krav til sikkerhet, støv og støy. Bygget skal rehabiliteres i to trinn. Skolegården skal ikke benyttes til lagring, lossing eller annen byggevirksomhet. Størrelser og kostnader Skolen er tilrettelagt for ca. 560 elever fra 6 til 13 år. Brutto gulvareal: m 2. Typisk størrelse på klasserom er 65 m 2. Kostnader totalt er kalkulert til 105 millioner kroner, av dette ventilasjon til 6 millioner kroner. Utforming av nytt mellombygg Eksisterende bygninger er oppført på Byantikvarens liste over bygninger, anlegg og kulturminner med særlig kulturhistorisk verdi. Endring av bygninger som er oppført på denne lista må godkjennes av Byantikvaren. Byantikvaren ønsker at det nye mellombygget skal framstå «som en sekundær tilføyelse med en moderne utforming og detaljering». Målet for arkitekten har vært å gjøre en tilpasning og samtidig la nybygget få et selvstendig og tidsmessig uttrykk. Ved hjelp av arkitekturen skal det poengteres at skolens hovedinngang er lagt til nybygget og at nybygget inneholder en stor vestibyle med bibliotek. Det har også vært et ønske å synliggjøre luftføringsveien gjennom vestibylen. Med en felles trapp og heis i nybygget kan tilliggende trappeløp i eksisterende bygninger fjernes for å oppnå gjennomgående korridorer på alle plan. Nybygget har fire etasjer pluss kjeller. Bæresystemet er delvis av stål og delvis av betong. Betongdekkene er plass-støpt. Både yttervegger og innervegger har skallmur av tegl. Nytt mellombygg Plan 3. etasje Inntakstårn for ventilasjonsluft Plan underetasje 44

5 Nytt mellombygg Vegg i vestibylen Vestibylen med gallerier Vestibylen sett mot gaten Vestibylen sett mot skolegården. Inntakstårnet for ventilasjonsluft er malt oransje Rehabilitering av eksisterende bygninger Skolen ble sist oppgradert i Den ble da lagt til rette som en 1 9-skole med to paralleller. I forhold til løsningen fra den gangen gjelder nå - endrede arealkrav (i dag er den en 1 7-skole med tre paralleller) - endret syn på krav til innemiljø og materialbruk - endrede branntekniske krav - endrede forskrifter med ny plan- og bygningslov - større krav til energiøkonomisering - endret syn på drift - krav til tilgjengelighet for rullestolbrukere - krav til at IKT skal integreres i alle ledd, tekniske som pedagogiske 45

6 På grunn av disse kravene, og den slitasjen som har skjedd siden 1978, har prosjekteringsgruppen valgt ikke å flikke på eksisterende innvendige lette konstruksjoner, men i stedet strippe bygningene for å stå friere med hensyn til de kravene som skal oppfylles. Denne løsningen gir større kontroll over både utførelse og kostnader. Det har vist seg at det å bygge om delvis revne konstruksjoner, gir risiko for tillegg som en ikke har kontroll over. Prosjekteringsgruppen har også den erfaring at stripping er den økonomisk sett gunstigste løsningen. Bærevegger som rives, erstattes med konstruksjoner av stål. BRUK AV UNDERETASJENE Rom som brukes av alle, er lagt i underetasjene for å fordele den ulempen som ligger i å være delvis under bakkeplan. Underetasjens opprinnelige funksjon var å romme tilførselskamre for ventilasjonsluft. Kamrene er reetablert og supplert med gangbare kulverter som forbinder dem med et nytt luftinntak. Eksisterende felles toalettanlegg i underetasjen avvikles i begge byggene. Det skal bygges nye toaletter i alle etasjene. PLANLØSNING AV HJEMMEBASER De eksisterende bygningenes opprinnelige standard og materialbruk, samt konstruksjoner, legger mye av premissene for rehabiliteringen. Kampen skole er bygd over samme lest som de fleste skoler i Oslo fra samme tid. Fornyelsen av skolen er innordnet den rammen som opprinnelig er lagt, dvs. en lar klasserom i hovedsak forbli klasserom. Tilrettelegging for ulike aktiviteter og ulike gruppestørrelser skal gjøres ved hjelp av innredning og møblering, og ved at skolen nå får flere romtyper. Strategier for økt komfort Kjøling av tilluft ved å utnytte termisk masse i luftføringsveiene Inspiserbare og renholdsvennlige luftføringsveier Behovsstyrt ventilasjon Strategier for energisparing Forbedret kontroll over oppvarmingen på grunn av nye termostatregulerte ventiler i radiatorene Mindre elektrisitetsforbruk til ventilasjonsvifter fordi naturlige drivkrefter utnyttes Behovsstyrt ventilasjon og varmegjenvinning Behovsstyrt bruk av kunstig lys, dvs. maksimal bruk av dagslys og minimal bruk av kunstig lys FoU-prosjekt Rehabilitering av Kampen skole er planlagt som et demonstrasjonsprosjekt der nye konsepter for energieffektiv ventilasjon og belysning skal integreres for å oppnå et godt innemiljø med optimal ressursbruk. FoU-prosjektet har fått finansieringstilskudd fra ØkoBygg. Kampen skole skal inngå som et studieobjekt i et internasjonalt forskningsprosjekt som omhandler energieffektiv rehabilitering av undervisningsbygg (Annex 36 i regi av International Energy Agency IEA). 46

7 Målet med Fou-prosjektet er å demonstrere at skoler kan rehabiliteres med ventilasjonssystemer som utnytter naturlige drivkrefter uten betydelig merinvestering demonstrere at en kan utnytte sollys for å spare energi samtidig som en bedre tilfredsstiller menneskers behov for dagslys demonstrere betydningen av optimale armaturer og lyskilder med hensyn til energi og komfort påvise at slike løsninger gir lavere energi- og vedlikeholdskostnader, og at løsningene er lønnsomme i et livsløpsperspektiv stimulerende lære- og undervisningsmiljø også i bynære områder evaluere sammenhenger mellom inneklima og konsentrasjonsevne og bruke resultatene til å optimalisere ventilasjons- og belysningsnivået påvise potensialet for redusert energibruk ved behovsstyring av ventilasjon og elektrisk belysning Det vil bli lagt vekt på å integrere rehabiliteringen i undervisningen. Elevene vil få innføring i de tekniske anleggenes funksjon og bli aktivt trukket inn i spørreundersøkelser og konsentrasjonsprøver før og etter rehabiliteringen. demonstrere at slike løsninger kan bidra til et Ventilasjon i renoverte bygninger De gamle skolebygningene er opprinnelig bygd med en ventilasjonsløsning som utnytter naturlige drivkrefter. De opprinnelige sjaktene og kulvertene er delvis intakt. De vil bli rehabilitert, utvidet og brukt i det nye anlegget. Prosjektets hovedidé når det gjelder inneklima er å reetablere den opprinnelige ventilasjonsløsningen og kombinere den med moderne teknologi. Luftføringsveier Opprinnelig var det luftinntak ved inngangene i hver ende av hovedbygningene. På grunn av forurensninger fra trafikken er det bygd et nytt luftinntakstårn som tar luften inn over taket på det nye mellombygget. Luftinntakssjakten vil bli tilgjengelig i hele høyden ved at det monteres dører inn fra hver etasje med gitterrepos slik at rengjøring kan utføres. Luftinntakstårnet fører luften ned til murte kulverter under byggene. Derfra føres ventilasjonsluften via vertikale sjakter til rommene. Det er én sjakt for hvert rom. Dette tilsvarer den opprinnelige løsningen i bygget. Separate kanaler hindrer problemer med spredning av forurensning, røyk, brann og støy. Vertikale føringer hindrer at det legger seg støv i kanalnettet. De fleste kanalene skal være bygningsmessige sjakter. I utgangspunktet skal de eksisterende sjaktene benyttes. Alle eksisterende vertikale sjakter skal åpnes og pusses innvendig og eventuelt repareres. Noen av de mindre rommene mellom sjaktene vil få tilført luft fra spirokanaler ført i en dobbel vegg. I underetasjen installeres hjelpevifte, varmegjenvinningsbatterier, varmebatterier og nødvendige forbigangsspjeld. Det må etableres korridorer på alle plan for å gjøre skolen tilgjengelig for rullestolbrukere. Skilleveggene mot korridorene bygges som dobbel vegg, og i mellomrommet plasseres de nye kanalene. Fraluften føres opp i egne sjakter til loftet der den samles og føres ut via eksisterende fraluftstårn, som det er to av i hvert bygg. På loftet installeres varmegjenvinningsbatterier, hjelpevifte og nødvendige forbigangsspjeld. Hjelpevifter Det skal benyttes hjelpevifter som styres slik at de kun gir et minimalt tilleggsbidrag til de naturlige drivkreftene for å oppnå ønsket luftmengde. Det skal benyttes hjelpevifte både på tilluftsiden og på avtrekksiden for å sikre at luftstrømmen ikke snur. Det vil ellers kunne skje ved vinduslufting i sterk vind. Ventilering av rom Hvert undervisningsrom får én eller to vegger med påfôring som består av stålrammer med finerte, perforerte gipsplater. Tilluften tilføres rommet gjennom disse perforerte platene, som er satt i store felt slik at luften kan slippes inn med svært lav hastighet for å 47

8 unngå trekkproblemer. På grunn av den lave hastigheten vil det ikke oppstå støy. Påfôringsveggene er større enn det den tekniske løsningen krever, bl.a. av hensyn til akustikk og innredning. Påfôringsveggene vil også kunne romme hyller, skap, oppslagstavler mm. Det etterstrebes å unngå mineralull og heller benytte luftrommet bak de perforerte platene som lydabsorbent. Tilluften slippes inn i nederste felt på to vegger (fortrengningsventilasjon). Tilluften, som er undertemperert, vil fordele seg utover gulvet, varmes opp av personene i rommet og ledes opp til pustesonen. Den varme luften stiger og trekkes ut gjennom en avtrekksrist øverst på veggen, ut i en felles avtrekkskanal, via en varmegjenvinner og ut over tak. Byggforsk har i løpet av detaljprosjektet foretatt et fullskalaforsøk av luftstrømningene i et klasserom, bl.a. for å bestemme perforeringsgraden på plater. I skolekjøkken og fysikk/kjemi-laboratoriet velges separate avtrekk med vifte for å unngå spredning av forurensning og for å ivareta økt behov for ventilasjon. Dobbel vegg med stålrammer og plater. Diffus lufttilførsel gjennom de nederste perforerte platene. Perforeringen bidrar også til lydabsorpsjon. Temperaturkontroll Temperatur er en avgjørende faktor for lære- og konsentrasjonsevnen. Temperaturkontroll skal oppnås gjennom effektiv solavskjerming i perioder med varmeoverskudd, energieffektiv belysning, optimalisert start på oppvarmingen om morgenen vinterstid, gunstig orientering av luftinntak og avkast, samt utnyttelse av varmeakkumulering i tunge konstruksjoner ved hjelp av nattkjøling. Kjøleanlegg skal ikke installeres. Kampen skole har tunge konstruksjoner. Også det nye mellombygget og tilluftstårnet får en kjølelagringskapasitet ved hjelp av termisk masse. Mellombygget skal ikke bli en overopphetet glassgård. Utvidet kulvert er enda et kjølingstiltak. Sentral styring Det skal installeres et sentralt driftskontrollanlegg. Anlegget omfatter en komplett operatørsentral med utskriftsenhet plassert på vaktmesterens kontor. Luftmengden til hvert rom kontrolleres av motoriserte spjeld. Spjeldene er plassert i kulverten, i enden av hver vertikal kanal, der de er lette å nå for inspeksjon og vedlikehold. Spjeldene styres av CO 2 - følere og temperaturfølere. Grovt sett kan en si at ventilasjonsluftmengden kontrolleres i forhold til temperaturnivået i den varme årstiden, og i forhold til CO 2 -nivået i den kalde årstiden. 48

9 Belysning og solskjerming i klasserom Belysning Hovedbelysningen i klasserommene skal være dagslys i den grad det er mulig. Elektrisk belysning benyttes som tilskudd og skal være tent bare når dagslystilskuddet ikke er tilstrekkelig, og det er personer til stede. Vindushøyden er 2,4 m over brystningshøyden på 0,9 m. En hylle med reflekterende overflate skal plasseres ca. 3 m over gulvnivået, på losholt (2/3- punktet), og sørge for at sollys blir reflektert mot himlingen. Lyset når dermed lenger inn i rommet og gir et jevnere dagslysnivå. Med lyshyller unngår en også blending fra øvre del av vinduene. Solskjerming under lyshyllen håndteres ved hjelp av gardiner. Prosjekteringsgruppen foreslår at det tross fare for noe støvansamling på armaturer bør velges nedhengte belysningsarmaturer. Armaturene gir både direkte og indirekte belysning (70 % opp og 30 % ned). Svidd støv unngås ved at lysrøret er dekket av en glassplate på toppen. God avblending prioriteres. For å unngå lysflimring velges elektronisk forkobling. Styring av kunstig lys Manuell styring med lysbrytere anses som en lite effektiv metode for energisparing. Uansett styringsmetode må det være mulig å slukke belysningen manuelt. Det anbefales en kronevender som gir mulighet til å ha tent bare en eller to armaturrekker. Det ligger et pedagogisk element i det at en må tenne belysningen når den har vært slått av. Det er neppe noen som tenner belysningen uten at behovet er til stede. Samtidig blir det å forbruke elektrisk energi knyttet til en aktiv handling. Belysningsarmaturene, inklusiv tavlebelysningen, kobles slik at både persondetektor og bryter må være aktive for at belysningen skal være tent. Det skal være mulig å slukke armaturene i minst to trinn. Tavlebelysningen skal kunne styres med en egen bryter. Solskjerming Persienner må brukes en del. Ulempen med persienner er støvansamling på oversiden av spilene, tungvint rengjøring og dårlig holdbarhet. Her er det som nevnt valgt å splitte vindusfeltet i to med en lyshylle. Både nedre og øvre vindusfelt utstyres med gardiner. Dermed er det mulig å stenge for nedre vindusfelt med gardiner og la øvre vindusfelt være åpent. Det er gjort en studie med og uten hylle og en situasjon med hylle der gardin er trukket for nedre vindusfelt. Tidspunktet er 21. juni, som er dagen i året med høyest solhøyde. Studien viser at når gardinen er trukket for nedre vindusfelt, vil størstedelen av den direkte solstrålingen på personer i rommet bli dempet ned. Samtidig får takflaten nærmest vinduene økt lysnivå som følge av reflektert lys fra hyllen. Beregninger viser at når en bruker lyshylle og gardin bare foran nedre felt, vil dagslystilskuddet øke 4,2 ganger sammenlignet med en situasjon uten lyshylle der gardin er trukket for hele vindusflaten. Det er først og fremst østvendte rom som kan få sjenerende sollys inn gjennom vinduene. Studien viser at hylle og gardin for nedre vindusdel fungerer godt som solskjerming, samtidig som rommet fortsatt får sollys. Konklusjonen er at den mest fleksible løsningen som ikke forstyrrer skolens arkitektur, er bruk av reflekterende hylle, i kombinasjon med gardiner. Referanser Beskrivelse fra konsulentene: For- og hovedprosjekt for Kampen skole rehabilitering. Oslo kommune, skoleetaten Mysen, Mads Retrofitting in Educational Buildings. Case study. NBI 49